Doradztwo techniczne

COM-HPC Mini – rewolucja w miniaturowych systemach obliczeniowych 

 

Format COM-HPC Mini to nowa kategoria w rodzinie COM-HPC. Została zaprojektowana z myślą o urządzeniach wymagających wysokiej wydajności i zaawansowanej komunikacji, ale w niezwykle małej obudowie. Niewątpliwie bazuje na sukcesie wcześniejszych standardów COM-HPC Client i Server, zaprojektowanych z myślą o zapewnieniu ekstremalnej mocy obliczeniowej i przepustowości interfejsów dla wymagających aplikacji brzegowych. COM-HPC Mini przenosi te możliwości do konstrukcji typu Small Form Factor (SFF).

Standard ten  uplasował się wyżej niż porównywalne standardy SFF, takie jak COM Express Mini. I oferuje aplikacjom przyszłościowym – które mierzą się z ograniczeniami przestrzennymi i energetycznymi – niespotykany dotąd poziom interfejsów wejścia/wyjścia i mocy obliczeniowej. 

 

Wymiary Small Form Factor (SFF) 

Po pierwsze, bazując na specyfikacji COM-HPC Client i mierząc zaledwie 95 mm x 70 mm, COM-HPC Mini ma znacznie mniejszy rozmiar niż moduły COM-HPC Client w rozmiarze A. Tym samym COM-HPC Mini rozszerza możliwości zastosowania standardu COM-HPC Client na inna wcześniej niedostępne aplikacje. Po drugie, zminimalizowanie formatu wymagało pewnych zmian w sposobie połączenia modułu z płytą nośną, dlatego moduły COM-HPC Mini nie są kompatybilne ze specyfikacjami Client i Server. Po trzecie, najistotniejszą zmianą jest zastosowanie tylko jednego złącza wysokiej prędkości zamiast dwóch. Złącze to posiada również zmodyfikowany układ pinów, aby zapewnić zoptymalizowany zestaw funkcjonalności.

Dzięki 400 liniom sygnałowym, COM-HPC Mini umożliwia transmisję pełnego zakresu nowoczesnych interfejsów o wysokiej przepustowości – w tym w pełni funkcjonalnego USB 4.0, Thunderbolt, PCIe Gen4/5, Ethernet 10 Gbit/s i wielu innych. Moduł jest również przystosowany do współpracy z Real-Time Hypervisor, co umożliwia wydajne zarządzanie zadaniami w systemach czasu rzeczywistego. 

 

 

 

 

Skierowany na projekty o wysokiej wydajności 

Bezsprzecznie w porównaniu do standardu COM-HPC Client, w przypadku COM-HPC Mini przewidziano również zmniejszone maksymalne rozpraszanie ciepła. Mimo to, maksymalne zużycie energii na poziomie do 76 watów zapewnia wystarczający zapas mocy dla procesorów zorientowanych na wydajność. Dzięki temu COM-HPC Mini umożliwia projektom opartym na małym formacie (SFF) osiąganie niespotykanego dotąd poziomu wydajności. Dobrym przykładem są procesory Intel Core, które stanowią naturalny wybór dla tego nowego formatu modułów. 

 

Odporna konstrukcja 

Kolejna zmiana dotyczy całkowitej wysokości modułu oraz konstrukcji radiatora, które zostały obniżone o 5 mm. W rezultacie moduł wraz z radiatorem wymagają jedynie 15 mm przestrzeni ponad powierzchnią płyty nośnej, w porównaniu do 20 mm w innych specyfikacjach COM-HPC. Umożliwia to tworzenie bardzo smukłych konstrukcji, jakich wymagają na przykład urządzenia mobilne, przenośne terminale czy komputery panelowe. Aby zmieścić się w ograniczonej wysokości, moduły COM-HPC Mini wykorzystują pamięć lutowaną bezpośrednio na płytce. Takie rozwiązanie sprawia, że moduły te są z natury odporne na trudne warunki. Lutowana pamięć zapewnia wysoką odporność na wstrząsy i drgania.  również umożliwia efektywne odprowadzanie ciepła dzięki bezpośredniemu połączeniu termicznemu z radiatorem. 

 

 

Przewaga technologiczna i zastosowania 

Moduły COM-HPC Mini firmy congatec wyznaczają nowy standard w dziedzinie komputerów wbudowanych. Obsługa nowoczesnych procesorów, zaawansowane technologie przesyłu danych oraz niewielkie wymiary sprawiają, że są one idealnym rozwiązaniem dla zastosowań w automatyce przemysłowej. A ponadto w robotyce, medycynie, sztucznej inteligencji oraz systemach lotniczych i motoryzacyjnych.

Dzięki otwartej architekturze oraz wsparciu ze strony congatec, firmy mogą szybko wdrażać nowoczesne rozwiązania i w pełni wykorzystywać potencjał technologii COM-HPC Mini. 

 

conga-HPC/mRLP – wysokowydajny moduł COM-HPC Mini 

 

Pierwszym modułem zgodnym z nowym standardem COM-HPC Mini, oferowanym przez congatec, jest conga-HPC/mRLP. Zaprojektowany z myślą o zastosowaniach wbudowanych i przemysłowych, łączy wysoką moc obliczeniową z kompaktową obudową. Moduł jest wyposażony w procesory Intel® Core™ 13. generacji z serii Raptor Lake-P (U-Series i P-Series), w tym m.in.: 

 

 

• Intel® Core™ i7-1370PRE: 6 rdzeni Performance (P-cores) 1,9 GHz (do 4,8 GHz) + 8 rdzeni Efficient (E-cores) 1,2 GHz (do 3,7 GHz), 28 W 
• Intel® Core™ i7-1365URE: 2 rdzenie Performance (P-cores) 1,7 GHz (do 4,9 GHz) + 8 rdzeni Efficient (E-cores) 1,2 GHz (do 3,7 GHz), 15W 
• Intel® Core™ i5-1345URE: 2P @ 1,4 GHz (do 4,6 GHz) + 8E @ 1,1 GHz (do 3,4 GHz), 15W 
• Intel® Core™ i3-1315URE: 2P @ 1,2 GHz (do 4,5 GHz) + 4E @ 0,9 GHz (do 3,3 GHz),15W 
• Intel® Processor U300E: 1P @ 1,1 GHz (do 4,3 GHz) + 4E @ 0,9 GHz (do 3,2 GHz)

 

 

 

Warianty

Moduł obsługuje do 64 GB pamięci LPDDR5x o przepustowości do 6000 MT/s, w konfiguracji dual channel. Pamięć jest lutowana na płycie, co zapewnia wyższą niezawodność oraz lepszą integralność sygnału. 

W zależności od zastosowanego CPU, conga-HPC/mRLP wyposażony jest w zintegrowaną grafikę: 

 

• Intel® Iris® Xe Graphics (do 96 EU) dla modeli i7/i5, 

• Intel® UHD Graphics (64 EU w i3, 48 EU w U300E). 

Moduł oferuje bogaty zestaw interfejsów I/O: 

• PCIe: 2×4 PCIe Gen4 oraz do 8x PCIe Gen3, 

• USB: 1x USB4.0, do 4x USB 3.2 Gen2x1 oraz do 8x USB 2.0, 

• 
  Ethernet: 2x 2,5 GbE z obsługą TSN (Intel i226), 

• Wyświetlacze: DP/DP++ i eDP (wymaga dedykowanego BIOS-u przy aktywacji 2. portu DP), 

• Inne: 2x UART, 12x GPIO, SPI, 2x MIPI-CSI (SMT), do 2x SATA III. 

Opcjonalnie dostępny jest wbudowany dysk SSD NVMe o pojemności 128 GB, z możliwością rozszerzenia do 1 TB. 

Dostępne wersje: 

• Komercyjna: 0°C do 60°C (praca), -20°C do 80°C (składowanie), 

• Przemysłowa: -40°C do 85°C (praca i składowanie). 

Moduł wspiera TPM 2.0 oraz jest w pełni kompatybilny z RTS Real-Time Hypervisor. 

 

Zaawansowane opcje chłodzenia 

Wydajność obliczeniowa na najwyższym poziomie wymaga skutecznego zarządzania temperaturą. W zależności od środowiska pracy oraz zastosowania, moduł conga-HPC/mRLP może być chłodzony pasywnie lub aktywnie. Chłodzenie pasywne jest idealnym rozwiązaniem w sytuacjach, gdzie przepływ powietrza jest ograniczony. Natomiast chłodzenie aktywne pozwala na efektywne odprowadzanie ciepła przy większym obciążeniu. Zaś dedykowane rozwiązania chłodzące dostosowane do wysokiej gęstości komponentów zapewniają stabilność działania nawet w ekstremalnych warunkach przemysłowych. 

 

Kluczowa rola Carrier Board 

Aby w pełni wykorzystać potencjał modułu w standardzie COM-HPC Mini, konieczne jest zaprojektowanie odpowiedniej płyty nośnej (Carrier Board). Standard ten dostarcza ogromnych możliwości. Natomiast ich wykorzystanie wymaga przemyślanej architektury i optymalizacji pod kątem konkretnej aplikacji. Dedykowana płyta pozwala na integrację nowoczesnych interfejsów, takich jak PCIe Gen5, USB4 oraz Ethernet 10GbE. A także zapewnia efektywne zarządzanie termiczne. Ponadto odpowiednie dopasowanie układu pod specyficzne potrzeby branżowe umożliwia optymalizację systemu pod względem wydajności, niezawodności i kompatybilności ze środowiskiem pracy. 

 

conga-HPC/3.5-Mini Carrier Board – wszechstronna płyta aplikacyjna 

W konsekwencji, aby uprościć proces wdrażania modułów COM-HPC Mini, congatec zaoferował płytę aplikacyjną conga-HPC/3.5-Mini Carrier Board, dostosowaną do specyfikacji COM-HPC Mini. Została ona wyposażona w zaawansowane interfejsy komunikacyjne i obsługę nowoczesnych technologii.  Z pewnością umożliwia to szybkie prototypowanie oraz integrację systemów opartych na modułach COM-HPC Mini. A dodatkowo, dzięki obsłudze PCIe Gen5, USB4, dwóch portów LAN 10GbE oraz wsparciu dla technologii MIPI-CSI i modułów komunikacyjnych WiFi i 5G, stanowi doskonałą bazę dla systemów wymagających najwyższej przepustowości i wydajności. 

 

Podsumowanie 

Reasumując, wraz z oficjalnym zatwierdzeniem specyfikacji COM-HPC 1.2 w październiku 2023 roku, organizacja PICMG formalnie wprowadziła format COM-HPC Mini. Nowa specyfikacja umożliwia projektowanie kompaktowych systemów o wysokiej wydajności, dodatkowo oferując znakomitą przepustowość oraz bogaty zestaw interfejsów, w tym wsparcie dla PCIe Gen 5 oraz Thunderbolt. 

Zatem COM-HPC jest obecnie najbardziej skalowalnym standardem modułów komputerowych (Computer-on-Module, CoM). Obejmuje on szeroki zakres zastosowań – od ultrakompaktowych konstrukcji po serwery brzegowe. Tak szeroka skalowalność upraszcza proces integracji i znacząco ułatwia deweloperom tworzenie całych rodzin produktów opartych na wspólnej architekturze. 

 

Zobacz nasz FILM: 👉 https://www.youtube.com/watch?v=QsLUvW5fQuk&t